生物医学材料研究与工程转化中心（筹）
Research and Engineering Center of Biomedical Materials, Anhui Medical University
一、中心的简介
生物材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领域，涉及材料、生物和医学等相关学科，是现代医学两大支柱—生物技术和生物医学工程的重要基础。生物材料科学与产业正在发生革命性的变革，正在成长为世界经济的一个支柱性产业。然而，在高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下，加强生物材料的科学研究以及工程转化具有重要的现实意义。
生物医学材料研究与工程转化中心是集中生物医学工程学院具有生物医学、药学、化学、材料等专业背景的师资力量，联合学校以及附属医院瞄准生物材料国际学术前沿，在肿瘤的诊疗材料、药物缓控释材料、医学成像材料、组织工程材料、自修复医学材料与器件等领域开展创新性研究。通过综合利用高分子化学与物理、纳米技术、基因工程、蛋白质工程等手段设计并合成新型多功能生物医用高分子材料、纳米生物器件、纳米药物体系并将其应用于癌症、糖尿病、心血管疾病等重大疾病的诊断和治疗以及干细胞和再生医学研究。
二、中心的架构、管理与人员
1.中心的架构与管理
中心主任：钱海生
办公室主任：王培三
2.中心专家组成员：
王华、赵刚、钱海生、邵敏、周金华、杨润怀、刘涛、史慧、陈中嵘、王培三等
三、中心的科研方向
I-催化医药材料与纳米医学
课题负责人：钱海生教授， 成员：刘涛， 史慧
研究方向：本课题组重点关注用于肿瘤诊断的医学成像纳米试剂（荧光，核磁共振成像对比剂等）的设计、合成策略与制备；同时致力于肿瘤治疗的光动力治疗以及光热治疗等纳米治疗试剂的设计与应用研究；并对这些诊断、治疗用纳米试剂在体内的代谢规律，组织分布运输特点、细胞生物学效应等进行探索，致力于提高它们的生物相容性与安全性。最终目标是获得成像、治疗效果好，生物安全性高、具有临床应用潜力的肿瘤成像监测与治疗的系列纳米试剂；并以此为基础建立有效的肿瘤诊疗一体化平台。
研究内容：
1.核磁共振造影剂的制备与应用（如，钆基，锰基核磁共振造影剂的化学制备与血管造影，肿瘤靶向造影）；
2.上转换荧光纳米结构的合成策略与多模态生物成像；
3.肿瘤的光动力治疗，光热治疗试剂的设计与应用；
4.与健康相关的环境治理（空气污染物，废水中重金属离子的检测与清除等）。
5.纳米材料的细胞毒理学机制研究，并据此探索提高纳米成像剂等具有医学应用潜力的纳米材料生物相容性的有效路径。
研究成果：
1.成功制备具有优异性能的系列10nm以下NaGdF4核磁造影剂对比剂，并用于血管成像应用；
2.成功实现镧系元素掺杂的上转换荧光纳米核壳结构材料的连续合成策略，并制备了系列上转换荧光纳米核壳结构与半导体的复合纳米结构，成功实现荧光高效率能量的转移；
3.建立了系列高效的荧光共振转移系统，用于肿瘤的光动力治疗以及光热治疗；并对环境污染物实现了有效的清除与治理；
4.发现了稀土相关无机纳米颗粒对细胞内溶酶体-自噬系统的影响的独特表现并初步阐明了其机制。
II-肿瘤的免疫治疗与干预
课题负责人：王华 教授，团队成员：项立君，田甜
研究方向：围绕纳米材料的理化性质与生物体系之间相互作用的核心科学问题，将研究重点聚焦在纳米材料与脂质体、细胞膜、免疫屏障的相互作用上。目前工作主要结合具有光、电、磁等功能的生物医学材料应用于肿瘤的免疫疗法，开展肝癌，胰腺癌，以及前列腺癌等干预以及治疗。
研究内容：
（1）生物医学材料与细胞膜相互作用的调控及其在药物（基因）传递中的应用；
（2）高效低毒抗肿瘤纳米生物材料的免疫机制与肿瘤治疗；
（3）扩散肿瘤的免疫治疗以及化学动力学靶向治疗；
研究成果：
（1）衰老可以加重小鼠的酒精性肝损伤和肝纤维化以及酒精性肝损伤模型的建立改进；
（2）外泌体作为细胞间通讯工具参与了肝脏损伤修复过程
（3）发现代谢调控转录因子PPARα和微量元素调节蛋白ZIP8参与肝修复的过程。
III-活细胞-生物材料构建物的深低温保存与应用
课题负责人：赵刚 教授， 成员：陈中嵘，程跃
研究方向：本课题组围绕生命资源深低温保存中的科学问题，将研究重点聚焦在细胞、组织、以及它们与微纳米材料的复合构建物的深低温保存与应用上。目前工作主要是结合低温保存技术、纳米与生物技术、生物材料制备技术等，构建干细胞、胰岛细胞等分别与水凝胶、纳米颗粒等生物材料相结合的活细胞-生物材料复合物，研究活细胞-生物材料构建物的深低温高效保存，同时探究其在疾病治疗、伤口修复等生物医学中的应用。
研究内容：
1.开发功能性水凝胶生物材料和具有声、光、电、磁等物理响应的生物相容性纳米材料；
2.活细胞-生物材料构建物的高效制备与表征；
3.活细胞-生物材料构建物高效深低温保存、及其冷冻过程优化和相关机理研究；
4.冷冻复苏后的活细胞-生物材料构建物的应用研究，包括伤口愈合、糖尿病治疗、神经修复等；
研究成果：
1.成功开发了活细胞-生物材料构建物的高效制备方法，并制备了多种干细胞水凝胶构建物；
2.率先提出了磁感应加热复温深低温冻存生物样品的新方法；
3.建立了生物材料、仿生结构与外加多物理场协同抑冰的低温保存平台，并成功实现了超低浓度低温保护剂下多种活细胞及其构建物的高效低温保存；
4.成功应用活细胞-生物材料构建物实现糖尿病治疗和伤口快速修复；
IV.抗菌材料的临床应用与脓毒症发病机制研究
课题负责人：邵敏主任医师（一附院ICU主任），团队成员：杨启纲、刘念、曹利勉、余超、袁晓、方明
研究方向：本课题组重点关注抗菌材料的临床应用；同时通过生物信息学分析发现参与脓毒症的长非编码RNA；并对这些参与脓毒症的长非编码RNA进行生物学功能研究，找到脓毒症发生时相关免疫细胞中长非编码RNA的作用机制；通过生物信息学方法筛选出一系列与脓毒症发生相关的生物标志物（包括氨基酸类、激素类、尿液代谢物和能量相关代谢物等），并致力于探索它们在临床中的应用；找出参与脓毒症的新信号通路。最终目的是早期识别脓毒症，并探索脓毒症的发病机制，为ICU常见疾病脓毒症的治疗和预防打下基础。
研究内容：
1. ICU常用气管插管抗菌涂层、抗菌敷贴、抗菌尿管及其他体内抗菌材料植入物的研发和临床应用；
2. 生物信息学分析发现参与脓毒症的长非编码RNA，脓毒症发生时长非编码RNA的对中性粒细胞成熟、迁移和抗菌的影响；
3. 脓毒症发生时巨噬细胞的作用机制研究；
4. 脓毒症早期标志物的识别，包括分析血液、肺泡灌洗液、尿液和粪便中相关生物标志物的发现；
5. 脓毒症中新信号通路的发现，探索新信号通路对脓毒症治疗的临床指导意义。
研究成果：
1. 已成功筛选出一系列与脓毒症发病时中性粒细胞成熟相关的长非编码RNA；
2. 已成功找到参与脓毒症发病的新的信号通路；
3. 发现长非编码RNA neat1 参与巨噬细胞中炎症小体的组装和激活，在相关药物的诱导下，Neat1基因敲除小鼠较野生型小鼠表现出更低水平的腹膜炎和肺炎，相关成果发表在Nature子刊Nature communications上。
V-生物材料的3D打印与功能化
课题负责人：周金华 副教授， 团队成员：张盛昭，刘光丽
研究方向：针对生物材料的光热效应和粘弹性，发展微纳检测方法；微纳尺度的3D打印载药以及生物靶向效应研究。
研究内容：
发展微纳3D打印和检测方法，在单细胞尺度上评估光热效应和光动力学治疗肿瘤的效果，以及载药释放效果；
研究成果：
实现单细胞的光热效应和载药释放的评估；以及生物材料的微纳尺度的定制化3D打印。
VI.基于智能生物材料的微型医用机器人设计
课题负责人：杨润怀 团队成员：段宇平，高天昀，孟雪
研究方向：围绕生物材料的智能响应特性、力学特性与微纳3D打印技术，以及体内的生物力学与流体力学等科学问题，利用生物材料构建具备诊断治疗的体内或体表微型机器人，并对机器人的驱动、控制、响应、功能进行研究。目前的工作结合生物材料3D打印技术、水凝胶技术、微机电技术与机器人技术，实现低雷诺数下模拟体液环境中运动的微型机器人功能的实现；研究基于新型生物材料的驱动与体内微纳操作的原理探索以及生物材料机器人在生物医学领域的应用。
研究内容：
1. 设计用于生物材料与器官高精度成型的3D打印技术；
2. 具备光响应、温度响应的可降解高分子机器人驱动结构实现；
3.基于有限元、离散元算法的微型机器人运动、流固耦合和力学优化分析；
4. 微型机器人的集群运动与行为研究。
研究成果：
1、搭建了用于水凝胶材料成型的微纳米3D打印系统，并利用该系统实现了多种智能水凝胶材料的三维成型；
2、设计并加工了水凝胶传感器，揭示了离子电流-电子电流转换中的关键科学问题，简化了现有水凝胶传感器的测量电路，扩展了其应用环境；
3、构建了利用光热纳米材料/智能聚合物的复合材料结构，并利用该结构驱动多种尺度的软体机器人，实现了可用于诊疗的新型驱动原理的微型机器人。
VII-生物材料工程转化（待柔性引进）
课题负责人：郭燕川研究员（中科院理化所生物材料中心副主任），团队成员：待定
研究方向：本课题组重点研究胶原、甲壳素及其衍生品的绿色提取工艺，胶原多肽的制备、分离、纯化技术，胶原、壳聚糖等材料的修饰、改性技术，胶原、壳聚糖的一维、二维微纳加工技术与装备开发，胶原、壳聚糖及其衍生物的医学制品开发与应用；磷酸盐类生物陶瓷的绿色制备技术，磷酸盐生物陶瓷的离子掺在与修饰技术，磷酸盐类骨水泥制品的开发，磷酸盐生物陶瓷微纳加工技术与装备，磷酸盐骨水泥在齿、骨等硬组织修复中的应用研究。
目标是开发出具有实用价值、可工业化的生物制品，提供完整的相关产品生产制造方案。
研究内容：
1.明胶、壳聚糖的酶法制备工艺开发；
2. 胶原蛋白、聚多糖的纳米电纺纤维、薄膜制造技术与装备开发；
3. 具有促骨生长和癌症抑制作用的功能性胶原蛋白多肽的制备、纯化、分离技术；
4. 可降解/不可降解磷酸盐复合生物活性骨水泥开发与应用；
5. 具有缓释功能的生物陶瓷微球的开发
研究成果：
1. 成功建成世界首条酶法骨明胶工业化生产线，产能达到3000吨/年，目前该技术已向全国推广，酶法骨明胶市场占有率达到30%，项目获得宁夏科技进步三等奖和中国产学研创新成果奖；
2. 成功制备出具有促骨生长活性的胶原蛋白肽，并通过临床试验，项目获得包头市科技进步一等奖；
3. 研制出具有骨诱导、药物缓释和自固化功能的不可降解/可降解骨水泥，并通过动物实验验证其具有显著修复作用。